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【干货】矿井通风基础知识

煤矿安全网2018-06-09 11:37:02

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第一章矿井通风

第一节矿井通风基础知识

1、什么叫“一通三防”?

根据原煤炭工业部《国有重点煤矿防治重大瓦斯煤尘事故的规定》中的定义,“一通三防”就是指加强矿井通风,防治瓦斯、防治煤尘、防治火灾事故的发生。

2、矿井通风的基本任务是什么?

矿井通风的基本任务有以下三个方面:

(1)将足够的新鲜空气送到井下,供给井下人员呼吸所需要的氧气。

(2)将冲淡有害气体和矿尘后的空气排出地面,保证井下空气质量并使矿尘浓度限制在的安全范围内。

(3)新鲜空气送到井下后,能够调节井下巷道和工作场所的气候条件,满足井下规定的风速、温度和湿度的要求,创造良好的作业环境。

3、矿井通风的任用是什么?

矿井通风是煤矿生产的一个重要环节。矿井通风与矿井安全密切相关。煤矿井下开采存在着瓦斯及其它有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁,搞好煤矿“一通三防”工作,是煤矿安全工作的重中之重,也是杜绝重大灾害事故、实现煤矿安全状况根本好转的关键。为了创造良好的煤矿生产作业环境,对瓦斯、煤尘和火灾实施切实可行的防治措施,提高矿井的抗灾救灾能力,最经济、最基础的解决方法就是搞好矿井通风工作。

4、什么是矿井空气?矿井空气与地面空气有什么不同?

矿井空气是指来自地面的新鲜空气和井下产生的有害气体及浮尘的混合体。

矿井空气的来源是地面空气,地面空气进入井下后,空气的成分,温度、湿度和压力都发生了变化。这些变化主要表现在以下四方面:

(1)氧气浓度减少,二氧化碳浓度增加。

(2)混入了各种有害气体,主要是一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳和沼气等有毒有害和爆炸性气体。

(3)混入了煤尘和岩尘。

(4)空气的温度、湿度和压力发生变化。在通常情况下,冬季温度升高,夏季降低;绝对湿度增大,相对湿度增高;在压入式通风矿井,压力变大;在抽出式通风矿井,压力变小。

5、什么是矿井气候条件?

矿井空气温度、湿度、大气压力和风速等反映的综合状态。

6、《煤矿安全规程》对矿井空气温度是怎样规定的?

进风井口以下的空气温度必须在2℃以上。

生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃,机电设备硐室的空气温度不得超过30℃。

7、什么是空气的密度?什么叫空气的重率?密度和重率有什么关系?

在单位体积内所含有的空气质量叫做空气密度。在标准状态下空气的密度为1.293kg/m3

在单位体积内所含有的空气重量叫做空气重率,干空气的重率为N/ m3

空气密度和重率的关系为:ρ=γ/g ρ—密度,γ—重率,g—重力加速度(m/s2

8、什么是空气的湿度?

矿井空气的湿度是指矿井空气中含水蒸气的数量。

井下最适宜的相对湿度为50%-60%,但目前大多数矿井中相对湿度较大,高达80%-90%。要控制适宜的湿度是比较困难的,通常可从空气的温度和风速两方面进行调节。

9、氧气(O2)的性质是什么?

氧气是一种无色、无味、无臭的气体,相对密度1.11,绝对密度1.429kg/m3。氧气的化学性质很活泼,能与大多数元素发生化学反应。

氧气能够帮助燃烧。不同物质所需要含氧量不同,例如沼气燃烧所需含氧量不得低于15%,木料燃烧所需含量不得低于50%。

氧气能供人和动物呼吸,植物的生长也离不开氧气。所以,氧气是空气中不可缺少的气体。

10、空气中氧气浓度对人体健康有何影响?《煤矿安全规程》规定采掘工作面进风流中的氧气浓度是多少?

空气中氧气浓度减少,人的呼吸就会感到困难,严重时会因缺氧而死亡。当空气中氧气浓度下降到17%时,人在静止状态下尚无影响,如果从事强度较大的活动或劳动时就会呼吸困难和心跳加速,引起喘息;当氧气浓度下降到15%时,人就会呼吸急促,感到迟钝,以致不能从事劳动活动;当氧气浓度下降到10%-12%时,人就会失去理智,如果时间稍长就会对生命构成威胁;当氧气浓度下降到6%-9%时,人则会失去知觉,如果不及时进行抢救就会造成死亡。

《煤矿安全规程》规定,采掘工作面进风流中,氧气浓度不得低于20%。

11、二氧化碳(CO2)的性质是什么?

二氧化碳是一种无色、无臭、略带酸味的气体。不能助燃,也不能供人呼吸,易溶于水,成酸性液体后对人的眼、鼻、口有刺激性;相对密度1.52,绝对密度1.965kg/m3,多积存在通风不良的巷道底部、下山等低矮地方。

12、井下二氧化碳(CO2)的来源是什么?

井下二氧化碳主要来源有以下几方面:

(1)坑木腐朽变质、煤炭及含碳岩层缓慢氧化,这是最主要的来源。

(2)煤层中二氧化碳含量高,有时会发生煤(岩)与二氧化碳突出现象,在极短时间内二氧化碳伴随着煤(岩)突然大量突出。

(3)采掘工作面的爆破作业。爆破后会生成大量二氧化碳,经测定,每公斤硝铵炸药爆炸能生成150L二氧化碳。

(4)人的呼吸。一般情况下,人在井下从事劳动时,呼出的二氧化碳量为0.75-0.85L/min。

(5)井下发生瓦斯、煤尘爆炸和火灾事故时也产生大量的二氧化碳。

13、二氧化碳(CO2)对人体健康有哪些危害?《煤矿安全规程》对二氧化碳浓度是怎样规定的?

二氧化碳对人体健康危害较大,微量二氧化碳能促使人的呼吸加快,呼吸量增加。当空气中二氧化碳浓度达到1%时,人的呼吸变得急促;二氧化碳浓度达到5%时,人的呼吸感到困难。伴有耳鸣和血液流动加快伯感觉;二氧化碳浓度达到10%-20%时,人的呼吸将处于停顿状态并失去知觉,时间稍长就会有生命危险;二氧化碳浓度达到20%-25%时,人将窒息死亡。

《煤矿安全规程》规定,采掘工作面进风流中,二氧化碳浓度不超过0.5%。矿井总回风巷或一翼回风巷中二氧化碳浓度超过0.75%时,必须立即查明原因,进行处理。

14、一氧化碳(CO)的性质是什么?

一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体;相对密度0.97,绝对密度1.25kg/m3;微溶于水;在正常的温度和压力条件下,化学性质不活泼,当空气中一氧化碳浓度达到13%-75%时,能引起燃烧和爆炸。

15、井下一氧化碳(CO)的主要来源是什么?

井下一氧化碳的来源主要有以下几方面:

(1)瓦斯、煤尘爆炸。当瓦斯爆炸发生后,空气中一氧化碳浓度高达2%-4%;当煤尘爆炸发生后,空气中一氧化碳浓度一般为2%-3%,个别可高达8%。

(2)煤炭的氧化和火灾。当发生煤炭氧化自燃及井下外因火灾时,空气中一氧化碳浓度上升很快。在一般情况下,1kg煤燃烧可生成2 m3的一氧化碳。同时,用水进行直接灭火时,也会生成大量的一氧化碳。

(3)采掘工作面的爆破作业。爆破后会生成大量一氧化碳。经测定,每公斤硝铵炸药爆炸能生成100-300L一氧化碳。

16、一氧化碳(CO)对人体健康有哪些危害?《煤矿安全规程》对一氧化碳浓度是怎样规定的?

一氧化碳毒性很强,它对人体血色素的亲和力比氧气大250-300倍,吸入人体内的一氧化碳会很快地与血色素结合,阻碍氧气与血色素的正常结合,导致血色素吸氧能力降低,使人体各组织和细胞缺氧,引起中毒、窒息甚至死亡。当空气中一氧化碳浓度达到0.016%时,数小时后人会感到轻度头痛;一氧化碳浓度达到0.048%时,将使人产生轻微中毒,出现耳鸣、头晕、头痛、心跳加速等现象;一氧化碳浓度达0.128%时,将使人产生严重中毒,失去行动能力,感觉迟钝;一氧化碳浓度达到0.4%时,在很短时间内,人将失去知觉、痉挛,甚至死亡。

《煤矿安全规程》规定,矿井空气中一氧化碳的最高允许浓度为0.0024%。

17、硫化氢(H2S)的性质是什么?

硫化氢是一种无色、微甜、带臭鸡蛋味的气体;相对密度1.19,绝对密度1.52 kg/m3;易溶于水;遇火后能燃烧和爆炸,爆炸界限4.3%-15.5%;硫化氢有剧毒。

18、井下硫化氢(H2S)的主要来源是什么?

井下硫化氢的主要来源有以下几方面:

①坑木的腐烂变质。

②由废弃的老巷道或煤(岩)层逸出。

③硫化矿物遇水分解、燃烧和爆炸时。

④井下发生火灾后,所产生的氢气遇黄铁矿会生成硫化氢。

19、硫化氢(H2S)对人体健康有哪些危害?《煤矿安全规程》对硫化氢的浓度是怎样规定的?

硫化氢有很强的毒性,刺激人的眼膜和呼吸系统,阻碍人体的氧化过程,使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度达到0.0001%时,人的嗅觉能嗅到气味;硫化氢浓度达到0.0005%时,在数小时后发生轻度中毒,严重流唾液和清鼻涕,呼吸困难;硫化氢浓度达到0.02%时,人将严重中毒,出现头晕、头痛、呕吐和四肢无力现象;硫化氢浓度达到0.05%时,人将很快失去知觉,发生痉挛,如不及时抢救会有死亡危险;硫化氢浓度达到0.1%时,人在极短时间内发生死亡。

《煤矿安全规程》规定,矿井空气中硫化氢的最高允许浓度为0.00066%。

20、什么叫空气压力?压力有哪些表示方法?

空气压力是指空气分子作用于器壁单位面积上的力。压力有三种表示方法:

⑴用单位面积上的作用力来表示,Pa。

⑵用液柱高度来表示,mmH2O或mmHg。

⑶用大气压力来表示,atm或at。

三者关系是:1atm=760mmHg=10332mmH2O;1at=10000mmH2O。

21、什么叫通风总压力?

井巷风流中任一断面的静压、速压和位压之和,叫做该断面通风总压力。

22、什么叫通风总压差?总压差在通风中有什么作用?

井下风流中任意两个断面的通风总压力之差,叫做该两断面的总压差。井巷风流中两个断面的总压差是造成该两断面之间空气流动的根本原因。矿井井巷内的空气流动就是依靠矿井进风井口断面与回风井口断面的总压差实现的。空气流动的方向是从总压力大的断面流向总压力小的断面。

23、什么叫全风压?

矿井通风系统中主要通风机出口侧和进口侧的总风压差,叫做全风压。

24、什么是全风压通风?

利用矿井主要通风机产生的风压和通风设施向采、掘工作面和硐室等用风地点供风的通风方法。

25、什么叫自然风压?什么叫自然通风?

矿井由于自然条件产生的通风压力,叫做自然风压。

利用自然风压促使空气在井下巷道流动的通风方法,叫做自然通风。

矿井禁止采用自然通风,但自然风压是客观存在的,要注意控制自然风压对矿井通风的不良影响。在矿井发生灾变时,有时还需要利用自然风压。

26、自然风压与哪些主要因素有关?

自然风压与以下三个主要因素有关:

⑴进、回风井的井口标高差。

⑵地面温度的变化。

⑶矿井工业广场小气候。

27、什么是主要风巷?

总进风巷、总回风巷、主要进风巷和主要回风巷的总称。

28、什么是进风巷?

进风风流所经过的巷道。为全矿井或矿井一翼进风用的总进风巷;为几个采区进风用的叫主要进风巷;为1个采区进风用的叫采区进风巷;为1个工作面进风用的叫工作面进风巷。

29、什么是回风巷?

回风风流所经过的巷道。为全矿井或矿井一翼回风用的叫总回风巷;为几个采区回风用的叫主要回风巷;为1个采区回风用的叫采区回风巷;为1个工作面回风用的叫工作面回风巷。

30、什么是独立风流?

从主要进风巷分出的,经过如爆炸材料或充电硐室等独立供风点后,再直接进入主要回风巷的风流。

31、什么是扩散通风?

利用空气中分子的自然扩散运动,对局部地点进行通风的方式。

32、什么是上行通风?

风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式。

33、什么是下行通风?

风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式。

34、矿井通风能力核定采用哪两种方法?

矿井通风能力核定采用总体核算法或由里向外核算法计算。

总体核算法在产量30万t/a以下的矿井可使用;由里向外核算法在产量30万t/a以上的矿井可使用。

35、矿井通风系统能力核定的主要内容是什么?

(1)核查采煤工作面、掘进工作面及井下独立用风地点的基本状况。

(2)核查矿井通风机的运转状况。

(3)实行瓦斯抽排的矿井,必须核查矿井瓦斯抽排系统的稳定运行情况。

(4)矿井有2个以上通风系统时,应按照每一个通风系统分别进行通风能力核定,矿井的通风系统能力为每一个通风系统能力之和。矿井必须按照每一个通风系统能力合理组织生产。

36、应从哪几方面对矿井通风能力进行验证?

矿井通风能力应从矿井主要通风机性能、通风网络、用风地点的有效风量和矿井稀释瓦斯的能力等方面进行验证。

37、煤矿通风系统能力在什么条件下可作为核定生产能力的依据?

煤矿通风系统能力必须按实际供风量核定,井下各用风地点所需风量要符合规程规范要求。经省煤炭行业管理部门批准的矿井年度通风能力,可作为核定生产能力的依据。

38、认定为“通风系统不完善、不可靠的”后,应如何处理?

认定为“通风系统不完善、不可靠的”后,应该立即登记建档,指定专人负责跟踪监控,督促企业认真整改,排除隐患。整改完成后,由煤矿主要负责人组织自检。自检合格后,向县级以上政府煤矿安全生产监管部门提出恢复生产的申请报告。验收合格后方可恢复生产。

39、什么是风量调节?

为了满足采掘工作面和硐室所需风量,对矿井总风量或局部风量进行的调节工作。

40、矿井风量调节有哪些措施?

可以采取许多措施来对矿井风量进行调节:

(1)采用调节设备设施。如通风机、射流器、风窗和风幕等。

(2)增加并联井巷。

(3)扩大井巷通风断面。

(4)缩短通风风流线路。

(5)改变井巷支护形式。

41、矿井风量测定有哪些规定?

《煤矿安全规程》中规定:

(1)矿井必须建立测风制度,每10天进行1次全面测风。

(2)对采掘工作面和其他用风地点,应根据实际需要随时测风。

(3)每次测风结果应记录并定在测风地点的记录牌上。

42、矿井风量测定的内容是什么?

矿井风量测定主要是井巷中风速和断面面积测定,用测定的风速乘以面积即得出风量

Q=V×A×60

式中 Q——通过巷道的风量,m3/min。

V——巷道平均风速,m/s;

A——巷道断面积,m2

43、使用风表测量风速时应注意什么问题?

使用风表对井巷风速进行测量时,应注意以下几方面问题:

(1)风表翼轮一定要与风流方向垂直,特别是在倾斜巷道中测风时更要注意,否则将产生较大误差。

(2)风表刻度盘一侧要背着风流,否则风表指针将发生倒转。

(3)风表不能固定在一个位置上,而要不断地按移动路线移动,移动速度要均匀,或采取定点法,否则测出的风速不是平均速度。

(4)在同一断面测风次数不得小于3次,各次测量结果之间的误差不得超过5%,然后取3次测量结果的平均值,否则测出的风速不是精确的。

(5)在井巷中测风时,必须待该巷道中风流稳定后进行。例如,列车通过、人员行走等情况都影响测风的准确性,必须在列车和人员通过后3~5min再测量。

44、什么是矿井漏风?

从与矿井生产无关的通道中漏失的风量。

45、矿井漏风有哪些危害?

矿井漏风主要有以下几方面的危害?

(1)造成用风地点的有效风量减少,使用风地点可能形成瓦斯等有毒有害气体的积聚,还会使作业场所出现不良气候条件。

(2)如果存在较多的漏风路线,会使通风系统复杂化,影响矿井通风稳定性和可靠性,增加风量调节的困难。

(3)可能使采空区遗煤引起自然发火。

(4)矿井存在大量漏风,必将降低矿井有效风量率、增加矿井通风的电耗。

46、井下风速过低或过高有什么危害?

井巷和采掘工作面风速过低或过高都不行。风速过低,汗水不易蒸发,人体多余热量不易散失掉,人就感到闷热不舒服,同时还会积聚瓦斯和煤尘,可能引起瓦斯煤尘爆炸或者窒息事故;风速过高,不仅使人体散发过多热量,易患感冒,而且会引起矿尘飞扬,恶化作业环境,危害人员身体健康,还可能引起煤尘爆炸。

47、什么叫矿井等积孔?

衡量矿井或井巷通风难易程度的假想薄壁孔口面积值。

假定在无限空间有一薄壁,在薄壁上开一面积为A(m2)的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量,而且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时,则孔口面积A称为该矿井的等积孔。

48、矿井等积孔有什么用途?

矿井等积孔A=1.19/Rm

式中Rm——矿井总风阻,m2

由上式可知,A是Rm的函数,Rm越大,即矿井通风越困难,得出的A越小,故A可以表示矿井通风的难易程度。我国常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。

矿井通风难易程度分级如下:

等积孔A>2 m2的矿井通风难易程度:容易;

等积孔A1-2 m2的矿井通风难易程度:中等;

等积孔A<1 m2的矿井通风难易程度:困难。

但是,用矿井等积孔来衡量矿井通风难易程度仍存在着一些问题。例如,井巷中如发生严重漏风或风流短路等情况,则会出现通风状况虽差而等积孔却相当大的现象;另外由于现代矿井的规模、开采方法、机械化程度和通风机能力等有了很大的发展和提高,对小型矿井通风状况还有一定的参考价值;对大型矿井或多风机通风系统的矿井,衡量通风难易程度的指标还有待进一步研究。所以,矿井等积孔这一概念只能作为衡量通风难易手程度的参考之用。

49、什么是矿井通风阻力?

矿井风流流动过程中,在风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面的外部阻滞、障碍物的扰动作用下,部分机械能不可逆地转换为热能而引起的机械能损失。

50、什么是矿井通风阻力测定?

测量矿井井巷中风流的摩擦阻力和局部阻力的工作。

51、如何降低矿井通风阻力?

降低矿井通风阻力对保证矿井安全生产和提高经济效益都具有重要意义。降低矿井通风阻力主要采取以下几方面的措施:

(1)减小井巷摩擦阻力系数。

(2)选用周长较小的井巷形状。

(3)采用足够大的井巷断面。

(4)减小井巷长度。

(5)避免井巷断面的突然变化和方向的突然改变。

(6)井巷内不得堆积物料、矿车和煤矸等。

52、什么是矿井通风设计?

在进行矿井开拓、开采设计的同时,依据矿井的自然条件及生产技术条件,确定矿井通风系统、供风量、通风阻力和矿井主要通风设备的工作。

第二节矿井通风有关规定

53、什么是矿井通风系统?

矿井通风方式、主要通风机的工作方法、矿井通风网络和通风设施的总称。

54、根据哪些因素选择矿井通风方式?

选择矿井通风方式一般根据煤层瓦斯含量高低、煤层埋藏深度和赋存条件、冲积层厚度、煤层自燃倾向性、小窑塌陷漏风情况、地形地貌状态以及开拓方式等因素综合考虑确定。

55、什么是矿井通风方式?矿井通风方式主要有哪几种基本类型?

指矿井进风井和出风井的布置方式。根据矿井进、回风井布置形式的不同,矿井通风方式分为以下三种基本类型:

(1)中央式通风。中央式通风是指风井和回风井大致位于井田走向的中央,中央式通风又分为中央并列式和中央边界式两种形式。

(2)对角式通风。对角式通风是指进风位于井田中央,回风井分别位于井田浅部走向两翼边界采区的中央,对角式通风又分为两翼对角式和分区对角式两种形式。。

(3)混合式通风。混合式通风是大型矿井和老矿井进行深部开采时常用的一种通风方式。一般进风井和回风井由3个或3个以上井筒或斜井按(1)、(2)两种方式组合而成,分为中央分列与对角混合式、中央并列与对角混合式、中央并列与中央分列混合式三种形式。

56、什么是中央并列式通风?

进风井和出风井并列位于井田走向中央的通风方式。

57、中央并列式通风的适用条件是什么?有哪些优缺点?

适用条件:中央并列式通风适用于煤层倾角较大、走向不长、投产初期暂未设置边界安全出口,且自然发火不严重的矿井。

优缺点:

(1)初期投资少、采区生产集中,便于管理。

(2)节省回风井工业场地,占地少、压煤少。

(3)进、回井之间风格路较长,风阻较大,漏风较多。

(4)工业场地有噪声影响。

58、什么是中央分列式通风(又称中央边界式通风)?

进风井位于井田走向的中央,出风井位于井田沿边界走向中部的通风方式。

59、什么是对角式通风?

进风井位于井田中央,出风井位于两翼,或出风井位于井田中央,进风井位于两翼的通风方式。

60、两翼对角式通风的适用条件是什么?有哪些优缺点?

适用条件:两翼对角式通风适用于煤层走向长、井田面积大、产量较高的矿井。

优缺点:

(1)初期投资大、建井期较长。

(2)增加两个回风井场地,压煤多。

(3)矿井通风阻力小,风路短,漏风小。

(4)工业场地没有噪声影响。

(5)比中央式通风的安全可靠性强。特别是对于有瓦斯喷出或有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的矿井应采用对角式通风。

61、分区对角式通风的适用条件是什么?有哪些优缺点?

适用条件:煤层距地表较浅,或因地表高低起伏较大,无法开凿浅部的总回风道时,在开采第一水平一般都采用人区对角式通风。同时,分区对角式通风适用于矿井走向长、多煤层开采、高温、高瓦斯、有瓦斯喷出和有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出的矿井。

优缺点:

(1)初期投资大,建井期较长。

(2)增加若干个回风井场地,压煤多。

(3)工业场地没有噪声影响。

(4)矿进通风阻力小,风路短,漏风小。

(5)矿井通风安全可靠性强,特别是具有严重自然灾害威胁的矿井应采用该法。

62、什么是混合式通风?

井田中央和两翼边界均有进、出风井的通风方式。

63、混合式通风的适用条件是什么?有哪些优缺点?

适用条件:

(1)矿井走向距离长以及老矿井的改扩建和深部开采。

(2)多煤层、多井筒的矿井,有利于矿井分区、分期投产。

(3)大型矿井,井田面积大、产量高或采用分区开拓的矿井。

优缺点:具有中央区通风和对角式通风的优缺点。

64、什么是机械通风?矿井为什么必须实行机械通风?

机械通风是相对自然通风而言的,即利用通风机产生的风压对矿井和井巷进行通风的方法。由于自然风压主要受进、回井井口高差和井内外温差的影响,在冬季和夏季、白昼和黑夜,其风流方向和风量是不相同的。例如,当地面温度低于井内温度时,地面空气的比重高于井内,标高高的井口压力低于标高低的井口压力,自然风压由标高低的井口流入,经井下巷道,从标高高的井口排出。相反,地面温度高于井内温度时,自然风压从标高高的井口流入,从标高低的井口排出。瓦斯事故往往发生在气温变化、风流不稳定、风向不确定、风量不固定,使瓦斯浓度增加到爆炸界限的时候。所以,《煤矿安全规程》规定,矿井必须采用机械通风,而且必须保证主要通风连续运转。

65、什么是主要通风机?

安装在地面的,向全矿井、一翼或一个分区供风的通风机。

66、矿用主要通风机为什么必须安装在地面?

矿井主要通风机是保障矿井有效通风的可靠装备,也是保证矿井安全的重要装备。矿井主要通风机安装在地面,可以确保向井下连续不断地供给稳定的和足够的新鲜风流,保证矿井有效可靠地通风,有以下好处:

⑴地面空气新鲜、干燥、粉尘少,有利于设备的维护保养。

⑵一些附属的大型设备不必选用防爆系列,设备选型简单。

⑶便于风机及反风等附属装置的安装施工和日常操作检修管理。

67、主要通风机分为哪几类?

按通风机的构造和工作原理可分为离心式和轴流式;轴流式又分为普通式和对旋式。

68、离心式通风机的工作原理是什么?

离心式通风机的电机通过传动装置带动叶轮旋转时,叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转,获得离心力。经叶端被抛出叶轮,进入机壳。在机壳内速度逐渐减小,压力升高,然后经扩散器排出。与此同时,在叶片入口(叶根)形成较低的压力(低于进风口压力)。于是进风口的风流便在此压差的作用下流入叶道,自叶根流入,在叶端流出,如此源源不断,形成连续的流动。

69、轴流式通风机的工作原理是什么?

轴流式通风机的叶(动)轮旋转时,翼栅即以圆周速度移动。处于叶片迎面的气流受挤压,静压增加;同时叶片背面的气体静压降低,翼栅受压差作用,但受轴承限制,不能向前运动,于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出,翼背的低压区“吸引”叶道入口侧的气体流入,形成穿过翼栅的连续气流。其风流流动的特点是:当叶轮转动时,气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。

70、对旋式通风机的工作原理是什么?有何特点?

对旋式通风机工作时,两级叶轮分别由两个等容量、等转速、旋转相反的电动机驱动,气流通过集流器进入第一级叶轮获得能量后,再经第二级叶轮升压排出。两级叶轮互为导叶,第一级后形成旋转速度,由第二级反向旋转消除并形成单一的轴向流动。两个叶轮所产生的理论全压各为通风机理论全压的1/2,不仅使通过两级叶轮的气流平衡,有利于提高风机的全压效率,而且使前后级叶轮的负载分配比较合理,不会造成各级电机的超功和过载现象。

对旋式通风机有以下几方面特点:

(1)可实现三种运转方式,第一级、第二级和两级同时运行,既节省了电能消耗,又可以互为备用,较好地满足了不同长度的掘进供风需要。

(2)送风距离较长,最长可达1500m左右。

(3)通风机内耗少、阴力损失低,最高效率可达85%以上。

(4)性能好,高效区宽,驼峰区风压平稳、风流稳定。

(5)噪声较低。取消了前后消音器。安装检修更加方便。

71、通风机有哪些基本参数?

通风机有以下几种基本参数:

(1)风量。指单位时间通过通风机的风量,m3/s。

(2)全风压。指单位体积的空气通过通风机后所获得的能量,包括风机静压和速压,Pa、mmH2O或atm等。

(3)功率。指通风机的输入功率(从电动机得到功率)和输出功率(对外做的功率),kW。

(4)效率。指通风机输出功率与输入功率之比,%。

(5)转速。指通风机每分钟转动的速度。一般以通风机电动机转子单位时间的转数计算,r/min。

72、什么是通风机性能测定?

测定通风机的风压、功率、效率与风量之间关系的工作。常以通风机性能曲线即通风机产生的风压H、消耗的功率N和效率η分别与风量Q之间的关系曲线来表征。

73、什么是通风机工况点?工况调节主要有哪几种方法?

通风机个体特性曲线与矿井风阻特性曲线在同一坐标图上的交点。

工况调节方法主要有以下几种:

(1)改变风硐中原有的立式调节闸门位置。

(2)改变风硐中原有的反风时进风用的平式闸门的位置。

(3)在风硐里安设框架增减挡风木板。

(4)在风井出风口利用百叶窗增减挡风木板。

选择工况调节方法应与测定主要通风机的其他性能参数(如风量、风压)结合起来,综合考虑,做到既能调阻,又能方便测风。

74、什么是矿井通风方法?

指矿井主要通风机的工作方法,分为抽出式和压入式两种,主要通风机安装在矿井回风井口从矿井内抽出乏风叫抽出式;安装在矿井进风井口向矿井内压入新风叫压入式。

75、什么是抽出式通风?抽出式通风有哪些优缺点?其适用条件是什么?

通风机从井下或局部用地点抽出污浊空气的通风方法。

优缺点:

(1)由于井下风流处于负压状态,当主要通风机因故停止运转时,井下风流压力提高,可使采空区瓦斯涌出量减少,比较安全。

(2)漏风量少,通风管理较简单。

(3)当相邻矿井或采区相互贯通时,会把相邻矿井或采区积聚的有害气体抽到本矿井下,使矿井有效风量减小。

适用条件:抽出式是目前我国煤矿广泛采用的通风方式,特别适用于高瓦斯矿井和开采范围较大的矿井。

76、什么是压入式通风?压入式通风有哪些优缺点?其适用条件是什么?

通风机向井下或风筒内压入空气的通风方法。

优缺点:

(1)能用一部分回风将相邻贯通的小煤窑塌陷区内的有害气体压到地面。

(2)由于井下风流处于正压状态,当主要通风机因故停止运转时,井下风流压力降低,有可能使采空区瓦斯涌出量增大。

(3)进风网络漏风多,管理困难,风阻大,风量调节困难。

适用条件:压入式适用范围较小,当与本矿贯通的小窑地面塌陷严重或通达地表裂缝多时,地面地形复杂无法在回风井设置主要通风机或者总回风巷无法连通或维护困难的条件下,也可采用该法。

77、为什么矿井必须安装两套同等能力的主要通风装置?

只有依靠主要通风装置连续不停的运转,才能满足井下连续不断供风的需要,主要通风机一旦停止运转,井下将出现瓦斯等有毒有害气体含量增加的危险,可能引发瓦斯爆炸事故和熏人现象。安装两套主要通风装置,可以1套运转,1套备用(保持完好状态),万一运转的主要通风机发生故障停转,备用的主要通风机必须能在10min内开动,保证对井下正常供风。

安装两套同等能力的风机是为保证井下稳定、均匀、可靠地用风。如果备用风机能力较低,将不能满足井下用风需要;如果备用风机能力较高,又会出现经济不佳的状态。

所以,《煤矿安全规程》规定,矿井必须安装两套同等能力的主要通风装置。

78、局部通风机或风机群为什么严禁作为主要通风机使用?

局部通风机或风机群作为主要通风机使用,对矿井通风不可靠、不安全,存在以下几方面的问题:

(1)局部通风机和小型通风机本身质量较差,可靠性较低,在运转过程中常发生故障。

(2)风机群中若有一台通风机发生故障而停止运转,停止的通风机相当于一个短路通道,风机群会由此产生短路循环风,会大大减少对井下的供风量,保证不了井下有效风量的供给。

(3)多台通风机在同一井口进行并联运转,通风机相互之间会发生干扰,使有的通风机排风量减小、风流逆转、负荷加大等,降低风机群的通风能力。

(4)采用风机群通风的井口,不可能再安装另一套备用的风机群,当风机群发生故障时,不能保证连续向井下供风。

(5)风机群的进风口和出风口之间,仅使用一道间墙分隔,往往由于封闭不严,产生很大的外部漏风。

所以,《煤矿安全规程》规定,严禁采用局部通风机和风机群作为主要通风机使用。

79、什么是通风机附属装置?有哪些附属装置?各有什么作用?

用以引导风流、降低矿井通风点阻力,提高主要通风机的有效静压、保护主要通风机免受爆炸冲击波的破坏,实现灾变时期矿井反风的主要通风机的配套装置。

主要通风机附属装置主要有以下几种:

(1)风硐——连接通风机和通风井的一段巷道。

(2)扩散器——其作用是降低出口速压以提高通风机静压。

(3)防爆盖(门)——其作用是一旦井下发生瓦斯、煤尘爆炸事故。防爆盖(门)受爆炸波的冲击自动打开,以保护主要通风机免受损毁。

(4)反风装置——其作用是用来实施井下反风。

80、主要通风机房防爆门(盖)有什么安全规定?

主要通风机房防爆门(盖)应符合以下几方面的安全规定:

(1)防爆门(盖)应与回风井同一轴线,断面面积不小于回风井。

(2)防爆门(盖)到风硐的距离比主要通风机到风硐的距离至少小10m。

(3)防爆门(盖)正常时应靠主要通风机的负压保持关闭状态,并安设平衡重物。

(4)防爆门(盖)必须有足够的强度,并有防腐和防抛出的设施。

(5)防爆门(盖)严密不漏风,冬季应对密封液体进行防冻处理。

81、矿井主要通风机房内必须有哪些仪器、仪表和图纸资料?

主要通风机房内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表,还必须有直通矿调度室的电话,并有反风操作系统图、司机岗位责任制和操作规程。

82、主要通风机停止运转期间,应如何进行矿井通风?

主要通风机停止运转期间,对由1台主要通风机担负全矿通风的矿井,必须打开井口防爆门和有关风门,利用自然风压进行矿井通风,对由多台主要通风机联合通风的矿井,必须正确控制风流,防止风流紊乱。

83、矿井主要通风机停止运转时,受停风影响的地点应采取什么措施?

主要通风机停止运转时,受停风影响的地点必须立即停止工作,切断电源,工作人员先撤到进风巷道中,由值班矿长迅速决定全矿井是否停止生产,工作人员是否全部撤出。

84、进风井口为什么必须布置在粉尘、有害气体和高温气体不能侵入的地方?

《煤矿安全规程》对井下空气中的氧气、有害气体的浓度、粉尘的浓度和采掘工作面、机电设备硐室的温度都有明确的规定。如果进风井口布置在粉尘、有害气体和高温气体能够侵入的地方,势必使进入井下的空气中粉尘、有害气体的浓度增加,氧气浓度减少,气温升高,有可能达不到规定要求,严重影响矿井安全和作业人员的身体健康。

85、主井兼作回风井应采取哪些措施?

箕斗井兼作回风井时,井上下装、卸载装置和开塔(架)必须有完整、可靠的封闭措施,其漏风率不得超过15%,并应有效果较好的防尘设施。

安装有带式输送机或矿车提升的斜井兼作回风井时,斜井中风速不得超过6m/s,且必须安设甲烷断电仪。

86、主井兼作进风井应采取哪些措施?

箕斗井兼作进风井时,井筒中风速不得超过6m/s。

安装有带式输送机或矿车提升的斜井兼作进风井时,斜井中风速不得超过4 m/s。

主井兼作进风井,必须设置防尘设施、自动报警及灭火装置和消防管路。

87、什么叫辅助通风机?《煤矿安全规程》对安设使用辅助通风机有哪些规定?

某分区通风阻力过大,主要通风机不能供给足够风量时,为了增加风量而在该分区使用的通风机叫辅助通风机。

《煤矿安全规程》规定,井下安设辅助通风机时,必须供给辅助通风机房新鲜风流,在辅助通风机停止运转期间,必须打开绕道风门。

88、什么是矿井通风网络?它主要有哪些基本形式?

通风系统中表示风道(分支)连接形式和风流方向的结构系统,即所有井筒、巷道、车场和硐室、工作面等相互连接构成的全部风流流经的路线,习惯称风网。

基本形式有以下三种:

(1)串联风路

串联风路指的是井下回风地点的回风再次进入其他用风地点,中间没有分支的风路。

(2)并联风路

并联风路指的是两条或两条以上的通风巷道,在某一点分开后,又在另一点汇合,其中间没有交叉巷道时所构成的风路。

(3)角联风路

角联风路指的是并联风路之间增加1条或多条风路与其相连通的风路。

89、什么叫矿井通风网路特性曲线?它有什么用途?

矿井风阻与风压、风量有关:

式中 R——矿井风阻,N·S2/m6。

h——矿井风压,Pa。

Q——矿井风量,m3/S。

如果用风压作纵坐标,用风量作横坐标,绘制出风阻曲线,它就是矿井网路特性曲线。

矿井通风网络特性曲线可以反映矿井通风难易程度,特性曲线越陡,说明矿井通风越困难;反之,特性曲线越缓,说明矿井通风越容易。

90、什么叫分区通风(并联通风)?

井下各用风地点的回风直接进入采区回风巷或总回风巷的通风方式,叫分区通风(并联通风),又叫独立通风。

生产水平和采区必须实行分区通风。

采区进、回风巷必须贯穿整个采区,严禁一段为进风巷、一段为回风巷。

91、什么叫串联通风?

井下用风地点的回风两次进入其他用风地点的通风方式,叫串联通风。

按照《煤矿安全规程》的要求,布置独立通风有困难时,在制定措施后,可采用串联通风,但串联通风的次数不得超过1次。

开采有瓦斯喷出或有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的煤层时,严禁任何2个工作面之间串联通风。

92、串联风路和并联风路有什么不同的通风性能?

如果两条风路的风阻相等,分别构成串、并联通风时,并联风路的总风阻是串联风路总风阻的1/8。当通过串、并联风路的总风量相等时,并联风路的总风压是串联风路总风压的1/8。所以,并联通风要比串联风路通风经济性优越得多。

另外,并联风路中各风路都是独立的新鲜空气,有利于风流的控制和调节,通风情况好,不易发生事故,即使发生事故,也不至于波及其它风路,对事故风路隔绝处理也方便。所以,并联风路要比串联风路的安全可靠程度高得多。

93、为什么限制掘进工作面的回风串入采煤工作面?

掘进工作面依靠局部通风供风,安全可靠程度不高,通常是事故多发区域,据统计,全国煤矿瓦斯爆炸事故大约70%发生在掘进工作面;而采煤工作面又是井下作业人员密集的场所。为了确保掘进工作面发生瓦斯事故后,不致因串联风流波及采煤工作面,将事故影响控制在最小范围。所以,《煤矿安全规程》规定,限制掘进工作面的回风串入采煤工作面。

94、角联风路在通风中有什么危害?

当矿井通风出现角联风路时,对角风路中的风流方向有时会发生变化,或者风流停止流动,造成风路的瓦斯积存,或者形成多个工作面串联通风,给矿井通风带来极大的危害。为了预防角联风路存在的不安全隐患,必须使非对角风路的风阻达到一定的比例关系。

95、什么是风量?什么是矿井有效风量?什么是矿井有效风量率?

单位时间内流过井巷或风筒的风流体积叫风量。送到采掘工作面、硐室和其他用风地点的风量之总称叫矿井有效风量。矿井有效风量占矿井总进风量的百分数叫矿井有效风量率。

96、什么是需风量?如何计算矿井所需风量?

矿井生产过程中,为供人员呼吸,稀释和排出有害气体、浮尘,创造良好气候条件所需要的风量。矿井所需风量按以下两种方法分别进行计算,并选取其中最大值:

(1)按井下同时工作的最多人数计算,每人每分钟供风量4m3

(2)按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量的总和计算。

97、采掘工作面所需风量计算后如何风速进行验算?

《煤矿安全规程》规定,采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷允许最低风速0.25m/s、允许最高风速4 m/s;掘进中的岩巷允许最低风速0.15m/s,允许最高风速4 m/s。据此,分别计算采掘工作面在允许最低风速和允许最高风速时,所选取的采掘工作面所需风量的合理性,只有既符合允许最低风速,又符合允许最高风速时,所选取的采掘工作面所需风量才是合理的。

98、什么是矿井通风图?如何看懂矿井通风系统图?

表示矿井通风系统和通风状态的图形。它包括通风系统图、通风系统立体示意图、通风网络图、通风压力分布图、通风压能图等。

看矿井通风系统图时,一般按以下步骤进行:

(1)看懂并记住矿井通风系统图的图例,例如进风,回风等。一般在整幅图的右下方都标有图例说明。

(2)看矿井进风井和回风井的井口位置。一般来说,进风井位于井田中央;回风井位于井田中央或两翼。由进风井,经过主石门,到达运输大巷,即为总进风大巷;矿井两翼分别由总回风大巷经由回风井,将乏风排至地面。

(3)看采区通风系统。在一个采区内看几条采区上(下)山,其中哪条是进风上(下)山,哪条是回风上(下)山;进(回)风上(下)山是怎样与矿井总进(回)风大巷连接的。

(4)看采掘工作面通风系统。采掘工作面的进(回)风巷与采区进(回)风上(下)山是怎样连接的。

(5)在看清矿井通风风流路线的基础上,进一步看控制风流方向和风量大小的通风设施,例如风门、密闭、调节风窗等。

99、《煤矿安全规程》对矿井通风阻力测定是如何规定的?测定矿井通风阻力时如何进行计算?

《煤矿安全规程》规定,新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定,以后每3年至少进行1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后,必须重新进行矿井通风阻力测定。

对测定的数据进行整理,按校正仪器的系数逐一校正,然后按下式进行计算。

(1)采用压差计法时,两测点间通风阻力为

H1~2=kh+υ21ρ1/2-υ22ρ2/2

式中H1~2 ——1、2测点间通风阻力,Pa;

K——压差计读数的精度校正系数;

h——压差计的计数,即1、2两测点压差,Pa;

υ1、υ2——1、2两测点断面的平均风速,m/s;

ρ1、ρ2——1、2两测点风流密度平均值,kg/m3。

(2)采用气压计法时,两测点间通风阻力为

式中H1~2——1、2测点间通风阻力,Pa;

K,K——气压计读数的精度校正系数;

h测1、h测2——h测1、h测2时校正气压计的计数,Pa;

Z1、Z2——前后测点的标高,m。

测量路线的总阻力即为各测点间通风阻力之和。

100、矿井主要通风机的供电线路有什么规定要求?

矿井主要通风机是保障煤矿井下安全生产的非常重要的设备,为了确保主要通风机安全可靠地运行,《煤矿安全规程》对其供电线路进行了严格的规定。

主要通风机应有两回路直接引自变(配)电所馈了的供电线路;受条件限制时,其中的一回路可引自同种设备房的配电装置。

上述供电线路应来自各自的变压器和母线段,线中上不应分接任何负荷。

主要通风机的控制回路和辅助设备(风门绞车电机、室内照明等)都应有与主要通风机等可靠的备用电源。备用电源应在送电状态下备用。

有时为了更加安全可靠地供电,主要通风机电源除由变电所引来两个主电源之外,还从其他相同用电等级的设备房引来另一备用电源。


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